JP2003511308A - 電動パワーステアリング装置を備えた操舵可能な駆動車軸 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 剛体管状ハウジング（１２）と、剛体管状ハウジングの相対する両端部に配置された一対のステアリングナックル（２４Ａ、２４Ｂ）と、内部に設置されている差動ギアセットにアクセスできるように一方の側（２８）が開口している、剛体管状ハウジングの中央部に配置されている拡張室と、拡張室の開口側（２８）を閉じるための差動ギアカバー（３０）と、ステアリングナックルに連結されているカバー上の電動パワーステアリング装置とを備えている、自動車用の操舵可能な駆動車軸（１０）が開示されている。電動パワーステアリング装置は、差動ギアカバー内のラックバー経路（３６）と、直線状に平行移動できるようにラックバー経路内に支持され、ステアリングナックルに連結されているラックバー（３８）と、差動ギアカバーに回転可能に支持されており、ラックバー上のラックギア（７０）と噛み合うピニオンギア（６８）を有しているピニオンヘッド（６０）と、差動ギアカバー上に取り付けられている電気モーター（７２）と、差動ギアカバー上の、ピニオンヘッドと電気モーターの出力シャフト（７６）との間に設けられている減速装置（８２）を備えている。ある好適な実施例では、減速装置は、一対のプラネタリギアセット（８４Ａ、８４Ｂ）から成っており、電気モーターとピニオンヘッドとの間で、２重の減速トルク増倍が出来るようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、自動車用の操舵可能な駆動車軸に関する。

【０００２】

【従来技術】

自動車用の駆動車軸は、通常、剛体管状ハウジングと、剛体管状ハウジングの
相対する両端部に回転可能に支持されている一対の操舵輪と、操舵輪に接続され
ている、剛体管状ハウジング内の一対のアクスルシャフトと、駆動トルクをドラ
イブシャフトから各アクスルシャフトへと分配する、管状ハウジングの中央部の
拡張室内に配置されている差動装置とを含んでいる。そのような駆動車軸は、更
に、剛体管状ハウジングの各端部と対応する各操舵輪との間に配置されたステア
リングナックルと、回動時にトルクを伝達するための、ユニバーサルジョイント
を備えた一対のアクスルシャフトと、剛体管状ハウジングの一対の操舵軸それぞ
れの回りに両ステアリングナックルを同時に枢動させるステアリング装置とを含
んでいる場合、操舵可能であると称される。例えば米国特許第４，５９２，４４
０号に記載されている駆動車軸のステアリング装置は、駆動車軸の剛体管状ハウ
ジングの中央部に配置されている拡張室を覆うカバー上に操舵支援流体モーター
を備えている。流体モーターは、カバーに取り付けられているか又はカバーと一
体になったシリンダーと、シリンダー内のピストンを備えており、ピストンは、
ピストンの両側に掛かる流体の差圧によって生じるシリンダー内のピストンの直
線状の平行移動が、両ステアリングナックルの対応する枢動運動を各操舵軸回り
に同時に引き起こすようにステアリングナックルに連結されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

本発明による操舵可能な駆動車軸は、上記米国特許第４，５９２，４４０号に
記載の操舵可能な駆動車軸の画期的な代替機構である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 本発明は、剛体管状ハウジングと、剛体管状ハウジングの相対する両端部の一
対の操舵軸それぞれの回りに枢動可能な、剛体管状ハウジングの相対する両端部
に配置された一対のステアリングナックルと、内部に設置されている差動ギアセ
ットにアクセスできるように一方の側が開口している、剛体管状ハウジングの中
央部に配置されている拡張室と、拡張室の開口側を閉じるための差動ギアカバー
と、ステアリングナックルに連結されている、カバーと一体化された電動パワー
ステアリング装置とを備えている、自動車用の新しい、改良された操舵可能な駆
動車軸を提供する。電動パワーステアリング装置は、差動ギアカバー内のラック
バー経路と、ラックバー経路の長手方向に直線状に平行移動できるように、ラッ
クバー経路内に支持されているラックバーと、ラックバーのラックギアと噛み合
うピニオンギアを有する、差動ギアカバーに回転可能に支持されているピニオン
ヘッドと、差動ギアカバーに取り付けられている電気モーターと、差動ギアカバ
ー上の、ピニオンヘッドと電気モーターの出力シャフトとの間に設けられている
減速装置とを備えている。ある好適な実施例では、減速装置は、電気モーターの
出力シャフトと一体的に回転可能なサンギアを通る入力と、プラネタリギアキャ
リアを通る出力とを有する第１プラネタリギアセットと、第１プラネタリギアセ
ットのプラネタリギアキャリアと一体的に回転可能なサンギアを通る入力と、ピ
ニオンヘッドと一体的に回転可能なプラネタリギアキャリアを通る出力とを有す
る第２プラネタリギアセットとから構成されている。

【０００５】

【発明の実施の形態】

図１に示すように、自動車自体は図示していないが、その自動車用の、本発明
による操舵可能な駆動車軸１０は、一対の管１４、１６と、管と管との間に配置
された差動ギアキャリア１８とから成る剛体管状ハウジング１２を備えている。
管１４、１６の外側両端部には、一対のフォーク型ブラケット２０Ａ、２０Ｂが
剛接されており、剛体管状ハウジングの一対の操舵軸２２Ａ、２２Ｂを形成して
いる。各フォーク型ブラケット２０Ａ、２０Ｂには、一対のステアリングナック
ル２４Ａ、２４Ｂが、一対の操舵軸２２Ａ、２２Ｂそれぞれの回りを枢動運動で
きるように支持されている。各ステアリングナックル２４Ａ、２４Ｂには、一対
のホイールスピンドル２６Ａ、２６Ｂが回転可能に支持されており、各ホイール
スピンドルには、図示していないが、一対の操舵輪が、ホイールスピンドルと一
体的に回転するように接続されている。

【０００６】 差動ギアキャリア１８の内部は、剛体管状ハウジング１２の拡張室となってお
り、その拡張室内には、図示していない入力シャフトからのトルクを、管１４、
１６内の、ホイールスピンドル２６Ａ、２６Ｂそれぞれに接続されている、これ
も図示していない一対のアクスルシャフトへ配分するための、差動ギアセットが
配置されている。差動ギアキャリアの内部に画定されている拡張室の開口側２８
は、ここを通して中の差動ギアセットへアクセスできるようになっており、開口
は、複数のボルト３２により差動ギアキャリア１８にしっかりと締め付けられて
いる差動ギアカバー３０によって密封閉鎖されている。

【０００７】 操舵可能な駆動車軸１０上の電動パワーステアリング装置３４は、差動ギアカ
バー３０内に設けられたラックバー経路３６と、ラックバー経路の長手方向に前
後に直線状に平行移動できるように、一対のスリーブベアリング４０によってラ
ックバー経路内に支持されているラックバー３８とを含んでいる。スリーブベア
リング４０は、図３−４に強調して示すように、ラックバー３８とラックバー経
路３６との間に間隙４１を設けており、間隙４１があるので、ラックバーは、両
スリーブベアリング間で板ばねのように弾性的に撓むことができる。電動パワー
ステアリング装置３４の一対のタイロッド４２Ａ、４２Ｂそれぞれの、図示して
いない内側端部は、ラックバー３８の対応する各端部と連結されており、それぞ
れ対応する一対の可撓ブーツ４４Ａ、４４Ｂの内の１つによって汚染から保護さ
れている。タイロッド４２Ａの外側端部は、ステアリングナックル２４Ａのレバ
ーアーム４６に連結されている。タイロッド４２Ｂの外側端部は、ステアリング
ナックル２４Ｂのレバーアーム４８に連結されている。タイロッド４２Ａ、４２
Ｂは、レバーアーム４６、４８と協働して、ラックバー３８の前後の直線状の平
行移動を、ステアリングナックル２４Ａ、２４Ｂと一体的な、対応する操舵軸２
２Ａ、２２Ｂそれぞれの回りの枢動運動に変換する。

【０００８】 差動ギアカバー３０上の電動パワーステアリング装置３４は、更に、カバーの
一対の外側表面５２Ａと５２Ｂとの間のカバー内に、図３に示すように、段付き
ボア５０を含んでいる。段付きボア５０は、ラックバー経路３６と交差するピニ
オンボア部分５４と、ベアリング着座部分５６と、減速装置ハウジング部分５８
とを有している。電動パワーステアリング装置３４のピニオンヘッド６０は、段
付きボアの中心線６２の回りを回転するように、ピニオンボア部分の一方の端部
に配置された第１ベアリング６４と、ベアリング着座部分５６に配置された第２
ベアリングとによって、段付きボア５０のピニオンボア部分５４内に支持されて
いる。概略表示されている、ピニオンヘッド６０上のピニオンギア６８は、ラッ
クバー３８上のラックギア７０と協働して、段付きボアの中心線６２回りのピニ
オンヘッドの回転を、ラックバー経路３６内のラックバーの前後の直線状の平行
移動に変換する。先に述べた、板ばね様式の、両スリーブベアリング４０の間で
のラックバー３８の撓みは、ラックギア７０をピニオンギア６８に対して弾性的
に付勢し、両者の間の遊びを取り除く。

【０００９】 図１、３及び５に示すように、概略表示されている電動パワーステアリング装
置３４の電気モーター７２は、構造ハウジング７４と、両方向に回転可能な出力
シャフト７６とを含んでいる。構造ハウジング７４の環状フランジ７８は、複数
の概略表示されている締結材８１によって、モーターの中心線が段付きボア５０
の中心線６２と一致するように、段付きボアの減速装置ハウジング部分５８の回
りに、差動ギアカバー３０の外側表面５２Ｂ上の環状着座部８０に対してしっか
りと締め付けられている。

【００１０】 電動パワーステアリング装置３４の減速装置８２は、段付きボア５０の減速装
置ハウジング部分５８内に、一対のプラネタリギアセット８４Ａ、８４Ｂを有し
ており、電気モーターの出力シャフト７６とピニオンヘッド６０との間で、２段
階のトルク増倍が出来るようになっている。プラネタリギアセット８４Ａ、８４
Ｂは、段付きボアの減速装置ハウジング部分の中に締まり嵌めされている円筒形
スリーブ８８の内側表面上に形成された共通のリングギア８６を有している。プ
ラネタリギアセット８４Ａの複数のプラネタリギア９０は、第１段階プラネタリ
ギアキャリア９２上に回転可能に支持されており、リングギア８６と、電気モー
ター７２の出力シャフト７６と一体的に回転可能なプラネタリギアセット８４Ａ
のサンギア９４との両方と同時に噛み合っている。プラネタリギアセット８４Ｂ
の複数のプラネタリギア９６は、ピニオンヘッド６０と一体的に回転可能な第２
段階のプラネタリギアキャリア９８上に回転可能に支持されており、リングギア
８６と、プラネタリギアセット８４Ａのプラネタリギアキャリア９２と一体的に
回転可能なプラネタリギアセット８４Ｂのサンギア１００との両方と同時に噛み
合っている。

【００１１】 作動時、自動車の、図示していない制御モジュールが電気モーター７２をオン
に切り替えると、トルクは、電気モーターの出力シャフト７６から減速装置８２
を通してピニオンヘッド６０へ伝達され、ピニオンヘッドを回転させる。ピニオ
ンヘッドのピニオンギア６８は、ラックバー３８上のラックギア７０と協働し、
同時に、ピニオンヘッドの回転方向と対応する方向に、ラックバー経路３６内の
ラックバーの直線状の平行移動を誘起する。タイロッド４２Ａ、４２Ｂは、レバ
ーアーム４６、５８と協働し、ステアリングナックル２４Ａ、２４Ｂを、操舵軸
２２Ａ、２２Ｂの回りに同時に枢動させ、それによって剛体管状ハウジング１２
の両端部の操舵輪が電気モーターにより操舵される。差動ギアカバー３０の外側
表面５２Ａ上に配置された位置センサー１０２は、ピニオンヘッド６０に接続さ
れており、ラックバー３８の位置に対応する電気信号を、先に述べた制御モジュ
ールに送る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による操舵可能な駆動車軸の斜視図である。

【図２】 概ね図１の２−２線に沿う面の拡大断面図である。

【図３】 概ね図１の３−３線に沿う面の拡大断面図である。

【図４】 本発明による操舵可能な駆動車軸の差動ギアカバーの部分斜視図である。

【図５】 本発明による操舵可能な駆動車軸の差動ギアハウジングカバーと、差動ギアカ
バーに取り付けられた電動パワーステアリング装置の分解拡大斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バウアー，チャド・デイヴィット アメリカ合衆国ミシガン州48602，サジナ ウ，グラハム・ストリート 261 Ｆターム(参考） 3D033 CA02 CA04 CA05 CA17 CA29 JB02 【要約の続き】 に設けられている減速装置（８２）を備えている。ある 好適な実施例では、減速装置は、一対のプラネタリギア セット（８４Ａ、８４Ｂ）から成っており、電気モータ ーとピニオンヘッドとの間で、２重の減速トルク増倍が 出来るようにしている。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車用の操舵可能な駆動車軸において、 剛体管状ハウジング（１２）と、 前記剛体管状ハウジング内の差動ギアセット用の拡張室であって、前記差動ギ
   アセットにアクセスできるように開口側部（２８）を有している、前記拡張室と
   、 前記剛体管状ハウジングの一対の操舵軸（２２Ａ、２２Ｂ）それぞれの回りに
   枢動運動できるように前記剛体管状ハウジング（１２）の一対の相対する両端部
   それぞれに支持されている一対のステアリングナックル（２４Ａ、２４Ｂ）と、 前記剛体管状ハウジング（１２）に、前記拡張室の前記開口側部（２８）を覆
   ってしっかりと取り付けられている差動ギアカバー（３０）と、 前記差動ギアカバー（３０）内のラックバー経路（３６）と、 ラックギア（７０）が設けられているラックバー（３８）であって、前記ラッ
   クバー経路（３６）内に、その長手方向に、前後に直線状に平行移動できるよう
   に支持されているラックバー（３８）と、 前記ラックバー（３８）と前記一対のステアリングナックル（２４Ａ、２４Ｂ
   ）それぞれとの間の連結手段（４２Ａ、４２Ｂ）であって、前記ラックバー経路
   内の前記ラックバーの直線状の平行移動に応じて、前記ステアリングナックルを
   、一体的に、対応する前記一対の操舵軸（２２Ａ、２２Ｂ）の回りに枢動させる
   連結手段（４２Ａ、４２Ｂ）と、 ピニオンギア（６８）が設けられているピニオンヘッド（６０）と、 回転可能な出力シャフト（７６）を有する電気モーター（７２）と、 減速装置手段（８２）と、 前記ピニオンヘッド（６０）と、前記電気モーターと、前記減速装置手段（８
   ２）それぞれを、前記差動ギアカバー（３０）上に作動的に支持するための手段
   （５０、６４、６６、７８、８０、８１）であって、前記ピニオンギア（６８）
   は、前記ピニオンヘッドの回転が前記ラックバーの直線状の平行移動を誘起する
   ように前記ラックギア（７０）と噛み合っており、前記減速装置手段は、前記電
   気モーターの出力トルクを前記ピニオンヘッドへ伝達するため、前記ピニオンヘ
   ッドと、前記電気モーターの前記出力シャフトとのそれぞれに接続されているよ
   うにする各手段（５０、６４、６６、７８、８０、８１）と、を備えている、自
   動車用の操舵可能な駆動車軸。
2. 【請求項２】 前記ラックバー（３８）が前記ラックバー経路（３６）内で
   前後に直線状に平行移動できるように、前記ラックバー（３８）を前記ラックバ
   ー経路（３６）内に作動的に支持するための、前記差動ギアカバー（３０）上の
   前記ピニオンギア（６８）の互いに反対側に配置された一対のスリーブベアリン
   グ（４０）であって、前記ラックバー経路と前記ラックバーとの間には間隙が設
   けられ、前記ラックバーが、前記両スリーブベアリング間で板ばねのように弾性
   的に撓めるようになっており、それによって前記ラックギアが、前記ピニオンギ
   ア（６８）に対して弾力的に付勢されるようになっているスリーブベアリング（
   ４０）を更に備えている、請求項１に記載の自動車用の操舵可能な駆動車軸（１
   ０）。
3. 【請求項３】 前記減速装置手段は、 第１プラネタリギアセット（８４Ａ）と、 第２プラネタリギアセット（８４Ｂ）と、 を備えており、 前記第１プラネタリギアセット（８４Ａ）は、 前記差動ギアカバー（３０）にしっかりと取り付けられている第１リングギア
   （８６）と、 第１プラネタリギアキャリア（９２）上に回転可能に支持されており、それぞ
   れ前記第１リングギアと噛み合っている複数の第１プラネタリギア（９０）と、 前記各第１プラネタリギアと噛み合っている、前記電気モーター（７２）の前
   記出力シャフト（７６）と一体的に回転可能な第１サンギア（９４）と、を含ん
   でおり、 前記第２プラネタリギアセット（８４Ｂ）は、 前記差動ギアカバー（３０）にしっかりと取り付けられている第２リングギア
   （８６）と、 前記ピニオンヘッド（６０）と一体的に回転できるように、第２プラネタリギ
   アキャリア（９８）上に回転可能に支持されており、それぞれ前記第２リングギ
   ア（８６）と噛み合っている複数の第２プラネタリギア（９６）と、 前記第２プラネタリギア（９６）それぞれと噛み合っている、前記第１プラネ
   タリギアキャリア（９２）と一体的に回転可能な第２サンギア（１００）と、を
   含んでいる、請求項１に記載の自動車用の操舵可能な駆動車軸（１０）。
4. 【請求項４】 前記ピニオンヘッドと、前記電気モーターと、前記減速装置
   手段それぞれを、前記差動ギアカバー上に作動的に支持するための前記手段は、 前記ラックバー経路（３６）と交差しているピニオンボア部分（５４）と、減
   速装置ハウジング部分（５８）とを有する、前記差動ギアカバー（３０）内の段
   付きボア（５０）と、 前記ピニオンヘッドを、前記段付きボア（５０）の前記ピニオンボア部分（５
   ４）内に回転可能に支持する、前記差動ギアカバー（３０）と前記ピニオンヘッ
   ド（６０）との間に設けられた一対の減摩ベアリング（６４、６６）と、 前記段付きボア（５０）の前記減速装置ハウジング部分（５８）内に配置され
   ている前記減速装置（８２）と、 前記段付きボア（５０）の前記減速装置部分（５８）の周りの、前記差動ギア
   カバーの外側表面上の環状着座部（８０）で、前記差動ギアカバー（３０）上に
   着座し、且つ、しっかりと取り付けられている、前記電気モーター（７２）の構
   造ハウジング（７４）上のフランジ（７８）と、を備えている、請求項３に記載
   の自動車用の操舵可能な駆動車軸（１０）。
5. 【請求項５】 前記第１リングギア（８６）と第２リングギア（８６）は、
   それぞれが、前記差動ギアカバー（３０）内の前記段付きボア（５０）の前記減
   速装置ハウジング部分（５８）内に締まり嵌めされている円筒形スリーブ（８８
   ）の内側表面上に形成されている、請求項４に記載の自動車用の操舵可能な駆動
   車軸（１０）。